Linux操作系统成为嵌入式操作系统的因素

时间：2020-08-21 09:58:02 嵌入式培训我要投稿

　　嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。下面是小编收集的Linux操作系统成为嵌入式操作系统的因素，希望大家认真阅读!

　　在精简内核在编译内核之前，首先要明确需要那些驱动和模块，然后只选择需要的驱动和模块，例如，如果系统不需要网络支持，则可以去掉网络模块。内核一般是以压缩方式存放的，在系统启动时会自行解压。内核都是常驻内存的，当需要调用应用程序时，再把需要的程序从磁盘调入内存运行。

　　构建嵌入式Linux系统-构建内核常用的命令包括：

　　make config：内核配置，调用 ./scripts/Configure 按照 arch/i386/config.in 来进行配置。

　　make dep：寻找依赖关系。

　　make clean：清除以前构建内核所产生的所有目标文件、模块文件、以及一些临时文件等。

　　make rmproper：删除所有因构建内核过程中产生的所有文件，把内核恢复到最原始的状态。

　　make：构核，通过各目录的Makefile 文件将会在各个目录下产生许多目标文件。如果内核没有错误，将产生文件vmlinux，这就是构建的内核。

　　make zImage：在make 的基础上产生压缩的内核映象文件./arch/$(ARCH)/boot/zImage 以及在 ./arch/$(ARCH)/boot/compresed/目录下产生临时文件。

　　make bzImage：在make 的基础上产生压缩比例更大的内核映象文件./arch/$(ARCH)/boot/bzImage 以及在 ./arch/$(ARCH)/boot/compresed/目录下产生临时文件。

　　make modules：编译模块文件，在make config 时所配置的所有模块将在这时编译，形成模块目标文件，并把这些目标文件存放在modules 目录中。

　　make modules_install：把上面编译好的模块目标文件放置在目录 ./lib/modules/$KERNEL_VERSION/ 中。上面的编译内核是在没有改变源代码的情况下实现的，如果觉得源代码提供的功能在某些方面不能满足要求，就要修改源代码了。源代码中主要有以下几个关键部分：有关进程管理的task_struct 结构，这个结构几乎包括了与进程有关的所有文件内容，还有任务队列、时钟管理和中断管理，各种进程间的通信机制，内存管理中各种内存分配函数的实现，虚拟文件系统。

　　下面来论述了以Linux作为操作系统平台的优势，分析了以PC104卡和CompactFlash卡构造带图形用户界面(GUI)的Linux系统的关键技术. (构建嵌入式Linux系统)

　　1) 硬件及软件环境

　　Linux系统的硬件环境以PC104卡为核心，卡上集成美国国家半导体公司(NS Geode)GX1 300MHz CPU,SVGA/LCD/LAN接口以及增强型IDE硬盘接口，支持CompactFlash卡。硬盘和光驱接至PC104的IDE1口，设置跳线使硬盘为主设备(master)，光驱为从设备(slave)，CompactFlash装在IDE2口，设为主设备，这样Linux识别 CompactFlah卡为/dev/hdc,而硬盘和光驱分别为/dev/had,/dev/hdb.我的Linux开发系统是Red Hat 7.2版，通过PC104上的光驱安装在硬盘上。

　　CompactFlash卡容量为32M,如果系统的BIOS支持自动检测，应该可以直接探测到它。如果不行的话，需要自己输入卡的各项参数。确保不要带电插拔CompactFlash卡，因为这可能导致卡上数据的丢失。由于像Red Hat或Mandrake这样的Linux分发版体积庞大(如果带X-Windows基本都在1G以上)，是不可能装在容量只有32M的CompactFlash卡上的。目前有许多小型的嵌入式Linux版本，比较有名的有：

　　ETLinux — 设计用于在小型工业计算机，尤其是 PC/104 模块上运行的 Linux 的完全分发版。

　　LEM — 运行在 386 上的小型(<8 MB)多用户、网络 Linux 版本。

　　LOAF — "Linux On A Floppy"分发版,运行在 386 上。

　　uClinux — 在没有 MMU 的系统上运行的 Linux。目前支持 Motorola 68K、MCF5206 和 MCF5207 ColdFire 微处理器。

　　出于深入了解Linux系统运行环境和机制的想法，建议自己构建Linux系统，这对于将来系统内核版本的升级和应用功能的拓展很有好处。选择Red Hat 7.2的Linux版本。

　　2) 系统分区和格式化

　　首先，需要在CompactFlash卡上建立分区和格式化，在Linux下用fdisk命令可以在CompactFlash卡上创建分区，命令格式为fdisk /dev/hdc,然后用mke2fs命令创建ext2文件系统.

　　系统分区和格式化

　　3)构建嵌入式Linux系统-编译内核

　　接下来要做的事情是编译一个自己的内核。内核负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。从技术上而言， Linux 是一个内核，而且只是一个内核。其余我们通常称之为 "Linux" (例如一个 shell 和编译器)的部分实质上只是整个软件包的一部分，它们从技术上而言是与 Linux (内核)分开的。选择与开发系统一样的内核版本2.4.7，在Linux内核版本发布的官方的网站上可以找到内核源代码。在编译内核的时候，由于内核是在特定的机器上使用的，所以应该对机器的情况了如指掌。

　　另一方面，为了降低过高的复杂性，可以不用kernel module支持，把所有需要的东西直接编译到内核里。IDE支持是必不可少的，因为Linux认CompactFlash卡为IDE硬盘，Frame buffer的支持也是必要的，这来源于GUI系统—MiniGUI的要求，网络支持可以不要，但是如果认为显示屏将来有这方面的要求也可以把它加上。

　　4) 构建嵌入式Linux系统-创建根文件系统(Root Filesystem)

　　在编译好内核后，需要在CompactFlash卡上创建根文件系统。每台机器都有根文件系统(一般在本地盘中，当然也可以在RAM盘或网络盘中)，它包含系统引导和使其他文件系统得以mount所必要的文件，根文件系统应该有单用户状态所必须的足够的内容。还应该包括修复损坏系统、恢复备份等的工具。

　　如果有一个任务比其它任务更能简化从头构建 Linux 根文件系统过程的话，那就是构建和安装 BusyBox 软件包。BusyBox 是一个可执行文件，它提供许多其它常用命令行工具的'功能，所有这些功能都合为一体。BusyBox 的文档声称构建一个有效系统所需要的全部就是 BusyBox 和"/dev、/etc 以及内核"— 而且他们没有开玩笑。

　　Busybox 编译出一个单个的独立执行程序，就叫做 busybox。但是它可以根据配置，执行 ash shell 的功能，以及几十个各种小应用程序的功能。这其中包括有一个迷你的 vi 编辑器，系统不可或缺的 /sbin/init 程序，以及其他诸如 sed, ifconfig, halt, reboot, mkdir, mount, ln, ls, echo, cat ... 等等这些都是一个正常的系统上必不可少的。但是如果我们把这些程序的原件拿过来的话，它们的体积加在一起，让人吃不消。可是 busybox 有全部的这么多功能，大小也不过 100K 左右。而且，用户还可以根据自己的需要，决定到底要在 busybox 中编译进哪几个应用程序的功能。这样的话，busybox 的体积就可以进一步缩小了。Busybox的具体编译和配置方法请参阅Busybox的官方文档，用户可以在上找到.

　　系统启动后内核调用的第一个进程是/sbin/init。init进程是系统所有进程的起点，内核在完成核内引导以后，即在本线程(进程)空间内加载 init程序，它的进程号是1。init程序需要读取/etc/inittab文件作为其行为指针，inittab是以行为单位的描述性(非执行性)文本，inittab文件至少应该包含下面几行：

　　::sysinit:/etc/init.d/rcS //运行系统公共脚本

　　::respawn:/bin/sh //立即进入shell环境

　　::ctrlaltdel:/bin/umount -a //捕捉Ctrl+Alt+Del快捷键，退出系统

　　由于init进程第一个执行的脚本文件是/etc/init.d/rcS，编辑rcS文件：

　　#! /bin/sh

　　mount -a

　　接着还需要编写/etc/fstab文件：

　　proc /proc proc defaults 0 0

　　none /var/shm shm defaults 0 0

　　5) 安装系统引导工具(boot loader)

　　现在CompactFlask卡上新的内核已经有了，文件系统也已经建好了，接着要做的事情是安装系统引导工具(boot loader)。目前可以选用的引导工具很多，象LILO或GRUB都是挺不错的，用户可以按自己的喜好来选择。在这里我们选用LILO，它在硬盘开始的 MBR写入引导代码，这些代码不经过文件系统，直接从硬盘扇区号读内核映象(kernel image)装入内存。那么要如何安装LILO呢?首先需要根据用户系统的搭建情况编辑/etc/lilo.conf文件，下面是我的 /etc/lilo.conf文件，配有注释，你可以根据自己的情况进行更改，具体你可以参考LILO mini-HOWTO：

　　boot=/dev/hdc #从CompactFlash卡启动

　　disk=/dev/hdc

　　bios=0x80 #使BIOS认CompactFlash卡为启动盘

　　delay=0 #可选，以秒为单位

　　vga=0x311 #可选，参照Frame buffer的配置

　　image=/boot/vmlinuz-2.4.7 #内核文件位置

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